![]() | Aeronautica | Comunicatii | Constructii | Electronica | Navigatie | Pompieri |
Tehnica mecanica |
VOLTMETRE ELECTRONICE DE CURENT CONTINUU
Voltmetrele electronice de curent continuu sunt aparate destinate masurarii tensiunilor continue de la 0,1V la 1000V. Folosind sonde de inalta tensiune, utilizarea lor poate fi extinsa pana la zeci de kilovolti.
Principalele cerinte impuse acestor aparate sunt:
a) impedanta de intrare mare;
b) erori cat mai mici;
c) stabilitate in timp cat mai buna;
d) gama de masurare cat mai mare.
Pentru a satisface primele trei conditii, voltmetrele electronice de curent continuu se realizeaza dintr-un amplificator de curent continuu si un instrument magnetoelectric, conform schemei bloc din figura 1a. Acest ansamblu nu poate lucra insa decat intr-un interval foarte restrans de tensiuni, de la zecimi de volt la cativa volti.
Pentru a acoperi un interval mai mare de masurare, pana la circa 1000V, se realizeaza voltmetre electronice cu mai multe scari. In acest caz, amplificatorul se calculeaza pentru cea mai mica scara, urmand ca la aplicarea unei tensiuni mai mari la intrare, aceasta sa fie redusa corespunzator cu ajutorul unui divizor de tensiune.
In scopul obtinerii unei impedante mari de intrare, inaintea amplificatorului se prevede uneori un circuit de intrare ca in figura 1.b.
Voltmetrele electronice de current continuu pot fi realizate cu tuburi electronice sau cu tranzistoare. In continuare vor fi prezentate cateva tipuri de voltmetre electronice cu tranzistoare.
1.VOLTMETRU ELECTRONIC DE CURENT CONTINUU CU UN TRANZISTOR
Voltmetrele fiind aparate destinate sa masoare tensiuni, indicatia lor trebuie sa fie proportionala cu tensiunea masurata:
α = KU
●
Cel mai simplu voltmetru electronic de curent continuu ar putea fi realizat
cu un tranzistor in montaj emitor comun,
ca in figura 2. Tensiunea Ux
aplicata la intrare produce in circuitul de intrare un curent ce se aplica pe baza
tranzistorului T. Daca se noteaza cu
rezistenta de intrare
a tranzistorului, curentul
va fi:
IB = (1)
Conform ecuatiei fundamentale a tranzistorului in montaj emitor comun
, curentul din colector
este de
ori mai mare decat
curentul din baza,
fiind factorul de
amplificare in curent in montaj emitor comun si avand valori de ordinul zecilor
sau sutelor.
Inlocuind in ecuatia fundamentala expresia
lui din relatia (1), se
obtine:
IC = (2)
Miliampermetrul montat in colectorul
tranzistorului va avea indicatia proportionala cu :
α = = K1
Notand si considerand
«
, se poate scrie:
α = KUx
Deoarece aparatul indicator montat in colectorul tranzistorului are indicatii proportionale cu tensiunea de masurat, circuitul studiat poate functiona ca voltmetru de curent continuu.
●Voltmetrul prezentat in figura 2 este
foarte simplu, dar prezinta o serie de neajunsuri. Astfel, in relatia (2) se
observa ca in lipsa unei tensiuni aplicate la intrare, deci cand Ux
= 0, respectiv = 0, curentul din
colector nu este zero, miliampermetrul mA
indicand curentul rezidual
.Un alt dezavantaj
este faptul ca functionarea tranzistorului
este influentata de variatiile de temperatura si de variatiile tensiunii de
alimentare. In plus, rezistenta de
intrare
=
(3)
este mica, de ordinul sutelor de kiloohmi, din cauza valorii mici a rezistentei de intrare a tranzistorului (in cazul montajului emitor comun- de ordinul kiloohmilor).
Voltmetrele electronice moderne sunt realizate dupa scheme electrice mai complexe, in scopul eleminarii dezavantajelor mentionate mai sus si obtinerii unor performante ridicate. Ele se realizeaza cu tranzistoare cu siliciu sau cu circuite integrate.
●
Pentru obtinere unei rezistente de intrare de valoare mare, etajul de intrare al voltmetrelor
electronice este de obicei de tipul
repetor pe emitor (fig.3). In cazul unui astfel de etaj, rezistenta de
intrare este de aproximativ (1+) ori mai mare decat rezistenta
montata in emitor:
=
(4)
unde este rezistenta de intrare a
tranzistorului in montaj emitor comun si are valori de ordinul kiloohmilor.
Avand in vedere ca
are valori de ordinul
zecilor sau sutelor si ca rezistenta
din emitor poate fi
mai mare, cel putin de ordinul kiloohmilor, se observa ca rezistenta de intrare
a etajului repetor este mult mai mare decat rezistenta de intrare a
tranzistorului.
● Nota. In voltmetrele electronice moderne, deseori in locul tranzistoarelor bipolare se utilizeaza tranzistoare cu efect de camp, care asigura o rezistenta de intrare foarte mare.
2.VOLTMETRU ELECTRONIC DE CURENT CONTINUU IN PUNTE
Pentru compensarea curentului rezidual, in constructia voltmetrelor electronice se pot folosi scheme in punte.
● In figura 4 este reprezentata schema de principiu a unui voltmetru electronic in punte, cu un singur tranzistor. Tranzistorul care are rolul de amplificator de curent continuu, este montat intr-unul dintre bratele puntii, iar instrumentul indicator- pe una dintre diagonale.
In lipsa tensiunii de masurat (Ux = 0), puntea se echilibreaza cu ajutorul rezistentei variabile R3 si prin instrumentul indicator nu trece nici un curent. Aplicand la intrare o tensiune Ux diferita de zero, se modifica curentul de colector al tranzistorului, ceea ce duce la dezechilibrarea puntii si la aparitia unui curent prin miliampermetrul mA, curent care depinde de tensiunea Ux aplicata la intrare.
Voltmetrele electronice in punte, cu un singur tranzistor, nu asigura o stabilitate buna in timp, datorita influentelor variatiilor de temperatura si variatiilor tensiunii de alimentare asupra tranzistorului. Pentru inlaturarea acestui neajuns, se folosesc montaje simetrice cu doua tranzistoare (fig.5) Daca tranzistoarele se aleg astfel incat sa aiba caracteristici cat mai asemanatoare, datorita montajului simetric variatiile in functionarea celor doua tranzistoare se compenseaza, obtinandu-se astfel o buna stabilitate.
Copyright © 2025 - Toate drepturile rezervate